細胞膜與物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運-小分子物質(zhì)的穿膜運輸

1、細胞膜與物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運膜內(nèi)外物質(zhì)的運輸小分子物質(zhì)穿膜運輸大分子物質(zhì)膜泡運輸被動運輸主動運輸胞吞作用胞吐作用 小分子物質(zhì)的穿膜運輸細胞膜是選擇性半透膜圖示人工脂雙層對各種分子的相對通透性高濃度低濃度電化學(xué)梯度一、單純擴散（simple diffusion）單純擴散：不需要消耗能量 不依靠專一膜蛋白分子 順濃度梯度轉(zhuǎn)運適合單純擴散的物質(zhì)：脂溶性物質(zhì)(非極性物質(zhì)): 苯.乙醇.氧.不帶電荷小分子物質(zhì): 水.尿素.二氧化碳不適合單純擴散的物質(zhì)：帶電荷物質(zhì)，葡萄糖、氨基酸、核苷酸及許多代謝產(chǎn)物不能通過單純擴散穿膜轉(zhuǎn)運。膜轉(zhuǎn)運蛋白1.通道蛋白在膜上形成親水孔道介導(dǎo)離子轉(zhuǎn)運2.載體蛋白通過構(gòu)象改變進行物質(zhì)轉(zhuǎn)

2、運二、離子通道擴散以其親水區(qū)構(gòu)成親水通道和離子通道有些通道蛋白處于持續(xù)開放狀態(tài)：例如：鉀泄漏通道多數(shù)通道為閘門通道閘門門控通道的類型1.電壓閘門通道（voltage-gated channel）2.配體閘門通道（ligand-gated channel）3.機械門控通道(mechanical gated channel)電壓門控通道（voltage-gated channel）通道蛋白在跨膜電位變化時開放電壓門控通道主要存在于可興奮細胞配體門控通道（ligand-gated channel）是離子通道型受體與胞外特定配體結(jié)合，構(gòu)象改變，“閘門”打開，允許某種離子快速跨膜轉(zhuǎn)運如圖：乙酰膽堿受體是

3、典型的配體門控通道 通道蛋白配體高濃度低濃度特點：通道蛋白在與神經(jīng)遞質(zhì)或其他信號分子結(jié)合時開放機械門控通道（mechanic-gated channel）通道蛋白受壓力作用，引起通道構(gòu)象改變而開啟“閘門”，離子通過親水通道進入細胞，引起膜電位變化。 如內(nèi)耳毛細胞感受聲音神經(jīng)肌肉接頭處離子通道的作用 神經(jīng)-肌接頭處的閘門通道載體蛋白高濃度低濃度三、易化擴散易化擴散的特點：具有結(jié)構(gòu)特異性；飽和現(xiàn)象，存在最大轉(zhuǎn)運速度；競爭性抑制、非競爭性抑制。簡單擴散與易化擴散的動力學(xué)曲線不需要消耗細胞代謝的能量,而將物質(zhì)從濃度高的一側(cè)經(jīng)細胞膜轉(zhuǎn)運至濃度低的一側(cè)。單純擴散易化擴散離子通道擴散被動運輸哺乳動物細胞內(nèi)外

4、離子濃度比較)成份細胞內(nèi)濃度(mmol/L細胞外濃度(mmol/L)10710 (pH7.2)Na+K+Mg2+Ca2+H+Cl55151400.5-7515110-5(pH7.2)固定的陰離子 高 0四、主動運輸（active transport）主動運輸：載體蛋白介導(dǎo)逆濃度梯度或電化學(xué)梯度轉(zhuǎn)運主動運輸ATP直接提供能量的主動運輸（離子泵） 間接利用ATP的主動運輸（協(xié)同運輸） 1.離子泵具有載體和酶的雙重作用2.離子泵具有專一性如鈣泵，質(zhì)子泵，鈉鉀泵（一）ATP直接提供能量的主動運輸-離子泵細胞質(zhì)Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+Na

5、+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+小亞基大亞基大亞基ATPADP+Pi鉀濃度梯度30倍鈉濃度梯度13倍小亞基大亞基大亞基小亞基大亞基大亞基Pi鈉結(jié)合部位鉀結(jié)合部位Na+Na+Na+Na+K+Na+Mg+PiPiK+K+K+大亞基小亞基大亞基大亞基小亞基大亞基大亞基鈉鉀泵的生物學(xué)意義維持了細胞內(nèi)低鈉高鉀的特殊離子濃度1.調(diào)節(jié)細胞容積，維持滲透壓2.膜電位的產(chǎn)生3.促進物質(zhì)吸收鈣泵 載體蛋白介導(dǎo)的物質(zhì)運輸中，許多主動運輸不是直接由ATP提供能量，而是由儲存在膜上離子梯度中的能量來驅(qū)動，這一能量來源與進行耦聯(lián)運轉(zhuǎn)的蛋白質(zhì)相聯(lián)系來完成物質(zhì)跨膜運輸，即一種物

6、質(zhì)的運輸依賴于第二種物質(zhì)的同時運輸。 （二）間接利用ATP主動運輸協(xié)同運輸 (co-transport)1、同向協(xié)同（symport）物質(zhì)運輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向相同如小腸細胞對葡萄糖吸收2、反向協(xié)同（antiport）物質(zhì)跨膜運動的方向與離子轉(zhuǎn)移的方向相反如Na+/H+反向協(xié)同運輸調(diào)節(jié)細胞內(nèi)的PH值Na+驅(qū)動的Cl-HCO3-交換 腸上皮細胞轉(zhuǎn)運葡萄糖入血主動運輸?shù)奶攸c：逆濃度梯度（逆化學(xué)梯度）運輸；需要能量；都有載體蛋白。主動運輸所需的能量來源主要有：通過水解ATP獲得能量 ； 離子濃度梯度； 大分子物質(zhì)的跨膜運輸Endocytosis and Exocytosis胞吐作用吞噬作用吞噬體ph

7、agosome胞飲作用吞飲體pinosome一、胞吞作用（endocytosis）又稱入胞作用或胞吐作用，是通過質(zhì)膜的變形運動將細胞外物質(zhì)轉(zhuǎn)運入細胞內(nèi)的過程。分為三類1.吞噬作用2.吞飲作用3.受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用攝入直徑大于1的顆粒物質(zhì)如細菌、細胞碎片等。形成的小囊泡稱吞噬體。(一)、吞噬作用 (phagocytosis)是細胞攝入溶質(zhì)或液體的過程。形成的小囊泡稱胞飲體。(二)、胞飲作用 (pinocytosis)（三）受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用（receptormediated endocytosis） 與受體結(jié)合特異、高效的攝取細胞外大分子的方式LDL、轉(zhuǎn)鐵蛋白、VB12、鐵離子的攝取2.受體介導(dǎo)

8、的LDL內(nèi)吞作用低密度脂蛋白顆粒的分子結(jié)構(gòu)：中心含有大約1500個酯化的膽固醇分子，其外包圍著800個磷脂分子和500個游離的膽固醇分子，載脂蛋白LDL受體：具有839個氨基酸殘基 的單次跨膜糖蛋白。LDL受體介導(dǎo)的內(nèi)吞過程：低密度脂蛋白顆粒細胞質(zhì)LDL顆粒LDL受體有被小窩有被小泡無被小泡胞內(nèi)體受體與大分子顆粒分開胞內(nèi)體部分胞內(nèi)體部分 初級溶酶體吞噬溶酶體受體再循環(huán) LDL受體介導(dǎo)的內(nèi)吞過程LDL內(nèi)吞過程 電鏡照片 二、外吐作用（exocytosis）某些代謝廢物及細胞分泌物被質(zhì)膜包裹形成的小囊泡從細胞內(nèi)部移至細胞表面，與質(zhì)膜融，將物質(zhì)排出細胞之外。分泌兩種形式：1.結(jié)構(gòu)性分泌(consti

9、tutive pathway of secretion)：分泌蛋白、高爾基體分泌囊泡。 2.受調(diào)分泌途徑(regulated pathway of secretion) ：儲存于分泌囊泡、外界信號。有被小泡的被是什么？囊泡為什么會從質(zhì)膜上脫落下來？分泌小泡為什么會與靶膜特異性融合呢？小 結(jié)細胞膜異常與疾病 一、載體蛋白異常與疾病 二、離子通道缺陷與疾病 三、膜受體異常與疾病 四、癌細胞的細胞膜特性改變膜受體異常與疾病1.家族性高膽固醇血癥（familial hypercholesterolemia）編碼LDL受體的基因突變引起常染色體顯性遺傳病LDL受體異常主要包括：受體缺乏和受體結(jié)構(gòu)異常由于

10、細胞不能攝取LDL顆粒，引起血液中膽固醇濃 度升高并在血液中沉積，患者會過早地發(fā)生動脈 粥樣硬化和冠心病。 細胞膜上LDL受體缺陷示意圖 2、重癥肌無力癥也是一種受體異常的疾病，不缺乏N型乙酰膽堿 受體（N-Ach），產(chǎn)生了抗N-Ach的抗體?？筃-Ach受體的抗體阻斷受體可能的效應(yīng)機制：阻斷受體-配體的結(jié)合，封閉配體作用引起細胞內(nèi)吞受體，導(dǎo)致受體數(shù)目減少激活補體，導(dǎo)致受體從膜上脫落癌細胞的細胞膜特性改變 腫瘤細胞膜表面特性發(fā)生改變 當(dāng)細胞癌變后，質(zhì)膜發(fā)生很多功能上的變化 ： 1、細胞膜通透性增強物質(zhì)轉(zhuǎn)運速度大，促使腫瘤細胞快速生長腫瘤細胞水解酶及代謝產(chǎn)物向外“滲漏”，破壞正常組織，有助于腫瘤細胞侵襲。 2、接觸抑制喪失腫瘤細胞不斷分裂，造成惡性增殖。 3、 細胞膜粘著力降低癌細胞容易從原發(fā)部位脫落、轉(zhuǎn)移。 4、與植物凝集素起凝集反應(yīng)腫瘤細胞表面的糖受體在分布上與正常細胞不同，能快速移動集中，如：與conA高度結(jié)合，發(fā)生凝集。 5、抗原性的改變 某些腫瘤細胞表面出現(xiàn)新特異性抗原 ，如：腸癌病人血清中出現(xiàn)癌胚抗原；O型血胃癌患者細胞膜表面可出現(xiàn)A型或B型抗原。腫瘤細胞